Este artigo foi escrito com a intenção de construir um amplificador simples de 20 Watts
Por: Dhrubajyoti Biswas
Por que um amplificador classe A de terminação única
Um amplificador Classe A de terminação simples é provavelmente um dos melhores exemplos quando se trata de saída de terminação única de estado sólido. Por outro lado, a carga passiva pode ser um transformador, resistor ou amplificador como neste caso, e um dissipador de corrente. Aqui usamos um coletor de corrente barato com alta linearidade, o que é bom para este projeto.
Para muitos engenheiros elétricos, muitas vezes é visto que eles recomendam o uso de transformadores ou indutores 1:1. Mas vamos evitar esse processo porque tanto o componente é bastante caro e precisa de alta precisão, senão pode ter efeito reverso na perda de qualidade do som. A queda da qualidade do som é principalmente porque é não linear e dependente da frequência.
Neste experimento, usamos um circuito básico – um amplificador de potência de 60 watts, com a facilidade de modificá-lo para operar bem com Classe-A. É do meu conhecimento que muitos tentaram esta abordagem para construir o amplificador e os resultados foram positivos.
Usando +/- Fonte de Alimentação Dupla
Além disso, usamos alimentação elétrica de +/- 20 volts. Pode ser regulado, convencional ou mesmo aplicando um multiplicador de capacitância e além disso, antes do corte, deve ter sua capacidade de cerca de 22 watts. Portanto, é aconselhável usar um dissipador de calor maior, pois há uma grande chance de o amplificador ficar quente.
Em nosso experimento anterior, construindo o amplificador, aplicamos uma corrente quiescente de 3A. Aqui reduzimos para 2,6A, com a intenção de reduzir a dissipação de watt. Mas ainda liberará pelo menos 110W de cada amplificador.
Usar um grande dispositivo de caixa de plástico ou transistores TO-3 é altamente recomendado, porque a transferência de calor é um dos maiores desafios que você pode ter que enfrentar para construir este amplificador. Também recomendamos o uso de dissipação separada para transistor individual. Isso permitirá a geração de baixa resistência térmica.
Você também pode usar um transistor maior para este desenvolvimento, mas isso seria caro. Portanto, considerando o bolso é sempre melhor usar dois transistores paralelos. Eles são mais baratos em comparação com os transistores grandes, embora mantendo a qualidade.
A seguir está o diagrama esquemático do circuito amplificador simples de 20 watts para ajudar a construir o sistema.
Diagrama de circuito
Circuito Amplificador Classe A de 20 W
O coletor mostrado aqui no diagrama é construído sobre o conceito semelhante ao dos estágios de saída. resistores 4x1ohm 1W [0.25ohm] são colocados em paralelo. No entanto, pode precisar de alguma experimentação, pois a corrente é determinada pela tensão base-emissor BC549. Da forma como o circuito funciona, o BC549 buscará a corrente de base que está em excesso nos resistores. À medida que a tensão excede 0,65 V nos resistores, o transistor inicia e ajusta ainda mais o equilíbrio. Além disso, você também pode definir o deslocamento DC usando trimpot de 1K para gerenciar o LTP.
Corrente ideal
Idealmente, o amplificador Classe A deve manter a corrente de operação 110% maior do que a corrente de pico do alto-falante. Portanto, um alto-falante com impedância de 8ohm e alimentação de +/-22V de corrente, a corrente máxima do alto-falante será:
I = V/R = 22/8 = 2,75A.
O cálculo acima não indica a perda de corrente durante a saída. É certo que haverá perda de 3 volts na saída do circuito, que é baseada na perda nos resistores do emissor ou driver e na perda no dispositivo de saída.
A tensão máxima, portanto, é 2,375A @ 8ohms = pico de 19V. Agora, adicionando o fator de correção a 110%, a corrente de operação é de 2,6125A (2,6A aprox.), e depois disso, a potência de saída seria de 22,5W.
No entanto, é importante notar que, enquanto o fornecimento de –ve é constante, o +ve, por outro lado, varia da corrente constante disponível. Com sinais altos, a corrente é dobrada quando o transistor superior é ligado ou para picos negativos, ela diminui para zero. Esta situação é uma ocorrência comum no amplificador Classe-A [single-ended] e torna o projeto da fonte de alimentação complexo.
Ajustar corrente de repouso
Se o resistor de detecção de corrente for mais do que ideal, você poderá usar o trimpot e o limpador na base do BC549 para um fluxo de corrente preciso. No entanto, lembre-se de manter a distância entre o resistor de detecção daqueles que geram alta fonte, por exemplo, resistores de potência. Manter nenhuma distância segura fará com que a corrente caia com o amplificador ficando mais quente.
Tenha cuidado ao usar o trimpot, pois o limpador é ferido para fornecer linha de -35V. Um movimento errado aqui pode danificar o trimpot. Portanto, inicie com o limpador no coletor dos dispositivos de saída. Aumente lentamente a corrente até atingir a configuração necessária. Você também pode usar o pote multi-voltas como alternativa, o que seria o melhor.
O diagrama a seguir mostra a criação de uma variável de dissipador de corrente para o circuito amplificador de 20 watts proposto.
Fonte de corrente variável
O uso de resistores de 1K conforme a figura é para garantir que não afunde a corrente infinita mesmo quando o pote se transforma em um circuito aberto. Também é necessário dar tempo [10 minutes or more at times] para estabilizar a temperatura através do dissipador de calor. No entanto, o tempo para atingir a temperatura de operação pode variar de acordo com o tamanho do dissipador de calor, pois dissipador de calor maior vem com maior massa térmica e, portanto, leva tempo.
O dissipador de calor é um dos componentes mais vitais em um projeto Classe A. Portanto, é obrigatório o uso de uma pia com classificação térmica inferior a 0,5°C/Watt. Considere uma situação em que a dissipação é de cerca de 110W quiescentes, um dissipador de calor com a referida especificação terá um aumento de temperatura de 55°C e os transistores em 80°C, o que eventualmente o tornará quente. Você pode usar a classificação térmica de 0,25°C, mas não haverá muito efeito no calor gerado.
Outro amplificador simples de 20 watts
Este circuito amplificador de 20 watts é fácil de construir e a maioria dos componentes estará acessível a partir de sua caixa de ‘lixo’. O projeto é composto pelo pré-diriver Darlington, Q1 e Q2, um transistor multiplicador VBE Q3 e um estágio de saída quase complementar composto pelos transistores Q4-7.
O loop de feedback de shunt redondo é implementado através do coletor Q7 para a base do Q1 por meio de R3. este resistor R3, juntamente com o resistor R2, oferece adicionalmente feedback DC e polarização de entrada. O ganho de tensão e, portanto, o nível de sensibilidade do amplificador, é definido em 33 e 370mV através da razão do divisor resistivo R3 para R1.
A corrente quiescente por meio dos transistores Q5 e Q7 deve ser ajustada em 30mA usando o PR1 pré-ajustado. R4 e R5 formam a carga do coletor do transistor Darlington, que é inicializado pelo capacitor C2 para fornecer uma unidade de corrente para o estágio de saída.
Apesar da grande simplicidade, o amplificador de 20 watts tem a capacidade de gerar uma reprodução de áudio de boa qualidade e pode funcionar muito bem usando carga de 4, 8 ou 16 ohms.
Usando MOSFETs
O circuito apresentado na figura a seguir é para indivíduos que desejam experimentar um amplificador simples empregando MOSFETs de potência no estágio de saída. O projeto funciona com uma configuração simples que é muito parecida com aqueles projetos que usam um transistor de entrada de emissor comum (Tr1) operando diretamente um dispositivo de driver MOSFET de fonte comum (Tr2) que subsequentemente aciona instantaneamente os transistores de saída de fonte comum complementares (Tr3 e Tr4) .
R5 fornece 100% de feedback negativo no amplificador em DC para garantir que R1 a R3 permita polarizar a saída com o potencial adequado. C6 e R4 desacoplam o feedback até certo ponto nas frequências de áudio e fornecem um ganho de tensão de aproximadamente 20 vezes (26dB). Isso permite ao circuito uma sensibilidade de entrada de aproximadamente 625mV RMS em 70k para uma potência de saída de 20 watts RMS. O R8 é empregado para fixar a corrente quiescente mais adequada por meio dos transistores de saída, que gira em torno de 80 a 100mA.
Os MOSFETs de potência funcionam no modo de coeficiente negativo, o que significa que os circuitos de compensação de temperatura nunca são importantes para eles. R9 e C4 são configurados como um filtro passa-baixa na entrada do circuito, o que facilita a eliminação de problemas de interferência de RF. O C5 desloca um pouco o circuito para as altas frequências, auxiliando na estabilidade e servindo para inibir a vulnerabilidade da radiofrequência.
C3 e C8 estão posicionados como capacitores de bloqueio CC de entrada e saída, respectivamente. Aplicando uma fonte de 50 volts DC com uma carga de um alto-falante de 8 ohms, este circuito amplificador é capaz de fornecer uma potência de saída de 20 watts RMS sem esforço. Uma potência de saída de aproximadamente 15 watts RMS pode ser alcançada através de uma tensão de alimentação carregada de aproximadamente 40 volts aproximadamente, e cerca de 30 watts RMS podem ser alcançados empregando uma entrada de 60 volts DC com um alto-falante carregado de 8 ohms.
Apesar do fato de que o circuito pode não ser elegível para a classe super Hi-Fi pelas especificações existentes, ele pode produzir um incrível grau de desempenho geral para um modelo desse tipo de simplicidade (na verdade, ele funciona apenas com 4 transistores )! A distorção harmônica geral é geralmente inferior a 0,1% em quase todas as potências e frequências de saída, embora possa aumentar um pouco nas potências de saída altas e baixas e com altas frequências (como você poderia antecipar). Embora o transistor BC177 usado para Tr1 seja especificado com uma tensão máxima de emissor para coletor de apenas 45 volts, ele realmente é protegido para trabalhar com este dispositivo neste circuito usando uma alimentação de 50 V
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